基于DSP的位置伺服控制系统软件设计与实现

发布时间：2017-10-29 14:20

  本文关键词：基于DSP的位置伺服控制系统软件设计与实现

  更多相关文章： 伺服控制 DSP Lab VIEW

【摘要】：伺服控制,也叫做跟随控制,是让控制对象可以跟随指令运动的一类控制系统,现在伺服控制广泛应用于各个领域,伺服控制被越来与广泛的使用,其被广泛研究同时得益于伺服电机等伺服装置的发展,现在对于伺服控制的要求也日愈提高,不仅要求稳定性,还要求快速性、多功能性和人机交互性,数字控制器DSP的发展正适应了这种形势。伺服系统发展趋势如此迅猛,基于此,本文提出了基于DSP的位置伺服系统的一套软件设计方法,将DSP和Lab VIEW引入到设计中,充分利用DSP的优良性能和Lab VIEW的人性化界面处理,来实现快速、稳定、多样而且便于人机交互的伺服控制系统。首先,对系统原理与组成进行分析,结合国内某研究所的需求,确定了其控制方法,并且根据已有的硬件系统总结硬件设计方案,同时提出软件设计总体方案,包括DSP程序设计总体方案和上位机界面设计总体方案。其次,根据所确定的DSP软件设计总体方案,设计了程序各个功能模块,以TMS320F6713为核心进行控制器程序的设计,设计了RS422通信接口模块,并且包含了协议帧的设计和PID控制算法的软件实现,以及CRC校验的实现。再次,根据上位机界面总体设计方案设计上位机界面,也就是人机交互界面,利用生产者消费者架构实现串口通信和人机交互,同时设计解析状态机来实现接收数据的显示,完成RS422串口通信。最后,将系统整合进行调试,测试设计所需的功能并且加入故障测试,实现位置伺服控制系统快速、方便、稳定的控制。本文给出了测试结果,验证了本设计的正确性和可靠性。
【关键词】：伺服控制 DSP Lab VIEW
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM921.541
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-11
• 1.3 本课题主要研究内容11-12
• 1.4 本文组织结构安排12-13
• 第2章 位置伺服控制系统总体设计方案13-21
• 2.1 系统原理及组成13-14
• 2.2 位置伺服系统功能需求分析14-15
• 2.3 控制算法原理及设计15-17
• 2.3.1 PID控制算法原理15-16
• 2.3.2 数字PID算法类型及设计选择16-17
• 2.4 系统硬件总体设计17-18
• 2.5 DSP程序设计总体方案18-19
• 2.6 上位机界面设计总体方案19-20
• 2.7 本章小结20-21
• 第3章 位置伺服控制系统的DSP软件程序设计21-39
• 3.1 DSP程序整体软件设计21-22
• 3.2 DSP软件设计中寄存器的配置22-26
• 3.2.1 DA寄存器配置22-23
• 3.2.2 码盘寄存器配置23-25
• 3.2.3 时标寄存器配置25
• 3.2.4 中断寄存器配置25
• 3.2.5 串口寄存器配置25-26
• 3.3 主函数及启动默认处理软件设计26-27
• 3.4 RS422 接口模块软件设计27-33
• 3.4.1 接口模块软件设计总体流程27-28
• 3.4.2 命令帧格式定义28-33
• 3.51MS定时中断处理33-34
• 3.6 PID控制软件设计34-36
• 3.7 外部中断处理36-37
• 3.8 CRC16 校验模块软件设计37-38
• 3.9 本章小结38-39
• 第4章 位置伺服控制系统上位机界面设计39-54
• 4.1 上位机界面总体结构39-40
• 4.2 用户界面事件产生循环软件设计40-43
• 4.2.1 事件结构的设计40-41
• 4.2.2“停止”程序的设计41-42
• 4.2.3 前面板关闭判断程序设计42-43
• 4.3 用户界面事件处理循环软件设计43-48
• 4.3.1 事件执行条件限制设计44-45
• 4.3.2 上位机向控制器发送帧数组的创建45
• 4.3.3 上位机CRC16 校验软件设计45-48
• 4.4 串口收发循环软件设计48-49
• 4.5 解析数据帧循环软件设计49-50
• 4.6 数据显示循环软件设计50-52
• 4.7 上位机用户界面设计52-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第5章 系统测试与分析54-72
• 5.1 系统仿真54-58
• 5.2 系统平台的搭建58-59
• 5.3 系统测试流程59-60
• 5.4 系统功能测试60-69
• 5.4.1 电机运行测试60
• 5.4.2 位置环PID控制测试60-63
• 5.4.3 速度环PID控制测试63-66
• 5.4.4 参数值的设置、复位与查询66-67
• 5.4.5 电机寻零和限位67-69
• 5.5 系统故障测试69-71
• 5.5.1 故障注入方式设计69
• 5.5.2 故障测试结果69-71
• 5.6 系统测试结果分析71
• 5.7 本章小结71-72
• 结论72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果77-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 陈春明,谢跃雷,晋良念;一种基于DSP的电机控制系统的设计[J];桂林电子工业学院学报;2002年02期

2 苏娜;;虚拟仪器LabVIEW的发展与应用[J];计算机光盘软件与应用;2013年23期

3 李木国;李响;刘达;;基于DSP的电机伺服系统中的模糊PID控制[J];测控技术;2011年06期

4 吴涛;唐拥军;;伺服控制系统中的电子控制分析[J];煤炭技术;2012年04期

5 刘彬;谭建平;黄长征;;一种改进PID控制算法的研究与应用[J];微计算机信息;2007年16期

6 杨永双;夏永泉;;基于LabVIEW的双机串口通信的设计[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2011年03期

7 赵高超;杨鸿武;裴东;王全州;;基于TMS320F2812的电机增量式PID控制系统[J];仪表技术与传感器;2014年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 周涛;张辉;;LabVIEW驱动普通数据采集卡的方法研究[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 姜飞荣;永磁同步电机伺服控制系统研究[D];浙江大学;2006年

2 李波;基于DSP的视频图像目标识别与处理系统的设计[D];长春理工大学;2007年

，

本文编号：1113352